制造涂布的切削工具的方法和涂布的切削工具技术

本发明专利技术涉及一种制造用于金属加工的涂布的切削工具的方法，所述涂布的切削工具包含基材(100)和涂层(101)，所述涂层包含至少一个含立方晶相的(Ti,Al)N层，所述方法包括沉积Ti1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造涂布的切削工具的方法和涂布的切削工具
[0001]本专利技术涉及一种制造含有含立方晶体结构并具有高铝含量的(Ti,Al)N层的涂布的切削工具的方法。本专利技术还涉及一种涂布的切削工具。

技术介绍

[0002]通过物理气相沉积(PVD)制成的(Ti,Al)N涂层通常用于金属加工用切削工具领域。
[0003]PVD涂层中(Ti,Al)N的晶体结构可以是立方(NaCl(＝B1))结构或六方(纤锌矿)结构。在现有技术研究中，通常在(Ti,Al)N中较低的Al含量(例如<Al+Ti的60％)提供立方结构，而高Al含量(例如>70％)提供六方结构。用于提供单相立方结构或包含立方结构和六方结构的混合结构的Al含量水平的具体限制已经被报道并且在一定程度上取决于例如沉积条件而变化。
[0004]已知单相立方(Ti,Al)N层在硬度和弹性模量方面具有良好的特性。这些特性对于切削工具的涂层是有益的。
[0005]例如，Tanaka等人,"通过阴极电弧离子镀法制备的切削工具用(Ti1‑
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Al
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)N涂层的特性(Properties of(Ti1‑
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Al
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)N coatings for cutting tools prepared by the cathodic arc ion plating method)",真空科学与技术期刊A(Journal of Vacuum Science&Technology A)10,1749(1992)报道了，(Ti1‑
x
Al
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)N膜直至x＝0.6是单相，具有立方B1结构，而铝含量的进一步增加(x＝0.85)得到纤锌矿结构。此外，Kimura等人,"Al含量对(Ti1‑
x
Al
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)N膜的硬度、晶格参数和微观结构的影响(Effects of Al content on hardness,lattice parameter and microstructure of(Ti1‑
x
Al
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)N films)",表面和涂层技术(Surface and Coatings Technology)120
–
121(1999)438
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441报道了通过电弧离子镀法合成的(Ti1‑
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Al
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)N膜，其中NaCl结构(x≤0.6)变为纤锌矿结构(x≥0.7)。
[0006]WO2019/048507A1公开了一种通过使用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术制造具有高铝含量的(Ti,Al)N膜的方法，所述膜表现出结晶立方相。
[0007]当通过阴极电弧蒸发来沉积(Ti,Al)N膜时，施加偏置电压，并且反应室具有特定水平的氮气压力。通常的偏置电压水平是
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30V至
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150V。电压越高，等离子体中的能量就越高。
[0008]通常的氮气压力水平是2Pa至6Pa。氮气压力越高，每单位体积的氮气分子数就越高。氮气分子会抑制等离子体中离子和粒子的能量。因此，氮气压力越高，这种效果就越明显。由此，当使用高水平的偏置电压时，氮气压力在传统上一直被保持得低，以免与使用高偏置电压的期望效果相冲突。
[0009]本专利技术的一个目的是提供一种制造具有高铝含量并且仍含立方晶相的(Ti,Al)N层的方法。
[0010]持续需要涂布的切削工具，其中涂层对各种类型的磨损(例如后刀面磨损和月牙洼磨损)具有良好的抗性，以便在金属加工应用中提供长的工具寿命。此外，特定应用对切削工具的刃线完整性有高的要求，即需要高刃线韧性。
[0011]因此，本专利技术的另一个目的是提供一种具有良好的后刀面耐磨性和/或良好的月牙洼耐磨性和/或良好的刃线韧性的涂布的切削工具。

技术实现思路

[0012]现在已经提供了一种制造用于金属加工的涂布的切削工具的方法，所述涂布的切削工具包含基材和涂层，所述涂层包含至少一个含立方晶相并具有高铝含量的(Ti,Al)N层。
[0013]在本文中(Ti,Al)N层中立方晶相的存在定义为在θ
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2θXRD分析中存在一个或多个立方峰。
[0014]所述方法包括沉积Ti1‑
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Al
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N层，其中0.70≤x≤0.98，Ti1‑
x
Al
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N包含立方晶相，所述Ti1‑
x
Al
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N层是使用
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200至
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400V、优选
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250V至
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350V的直流偏置电压并使用75A至250A、优选100A至200A的电弧放电电流在7Pa至15Pa、优选8Pa至12Pa的N2气体的真空室压力下通过阴极电弧蒸发沉积的。
[0015]根据本方法制成的(Ti,Al)N层可以沉积为单层。则所述Ti1‑
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Al
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N层的厚度合适地为0.2μm至10μm，优选0.5μm至5μm。
[0016]在一个实施方式中，本方法提供了一种单层(Ti,Al)N，包含铝含量(Al+Ti中的Al)为至少高达80原子％或甚至高达85原子％的立方晶体结构。所述立方(Ti,Al)N相可以以作为在(Ti,Al)N层中的单相的程度存在，或者所述立方(Ti,Al)N相可以与六方(Ti,Al)N相一起存在。由此，在本方法的一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
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N层是含立方晶体结构的单层，其中0.70≤x≤0.85。在本方法的另一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
N层是包含立方晶体结构的单层，其中0.70≤x≤0.80。
[0017]在本方法的另一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
N层是含立方晶体结构的单层，其中0.75≤x≤0.85。在本方法的另一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
N层是含立方晶体结构的单层，其中0.75≤x≤0.80。
[0018]对于高于75原子％或高于80原子％的铝含量(Al+Ti中的Al)，当(Ti,Al)N层是单层时，所述立方(Ti,Al)N相合适地与六方(Ti,Al)N相一起存在。对于等于或低于75原子％、优选低于或等于80原子％的铝含量，所述立方(Ti,Al)N相合适地是所存在的单一(Ti,Al)N相。
[0019]根据本方法制成的(Ti,Al)N层也可以在涂层中用作多层的一部分，其中Ti1‑
x
Al
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N子层与至少一种另外的(Ti,Al)N的子层以重复的方式存在。这样的(Ti,Al)N多层的实施方式具有至少两种不同子层(A、B、C...)的交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造用于金属加工的涂布的切削工具的方法，所述涂布的切削工具包含基材和涂层，所述涂层包含至少一个含立方晶相的(Ti,Al)N层，所述方法包括沉积Ti1‑
x
Al
x
N层，其中0.70≤x≤0.98，Ti1‑
x
Al
x
N包含立方晶相，所述Ti1‑
x
Al
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N层是使用
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200V至
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400V的直流偏置电压并使用75A至250A的电弧放电电流在7Pa至15Pa的N2气体的真空室压力下通过阴极电弧蒸发沉积的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述Ti1‑
x
Al
x
N层是在8Pa至12Pa的N2气体的真空室压力下沉积的。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的方法，其中所述Ti1‑
x
Al
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N层是使用
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250V至
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350V的直流偏置电压沉积的。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中所述Ti1‑
x
Al
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N层是包含立方晶体结构的单层，其中0.70≤x≤0.85。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中所述Ti1‑
x
Al
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N(Ti,Al)N层作为子层是多层的一部分，所述Ti1‑
x
Al
x
N子层与至少一种另外的(Ti,Al)N的子层以重复的方式存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克，
申请(专利权)人：山特维克科洛曼特公司，
类型：发明
国别省市：